[發明專利]包含新型固態透明熒光材料的白光LED及其制備方法

有效

• 申請號: 201310123891.5
• 申請日: 2013-04-10
• 公開（公告）號: CN103205254A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 曹永革;劉著光;鄧種華;郭旺;李軍庭;陳劍;陳東川;蘭海
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;C09K11/86;H01L33/50;B32B17/06;B32B18/00
• 代理公司: 北京慶峰財智知識產權代理事務所(普通合伙) 11417
• 代理人: 劉元霞

技術領域

本發明提供一種透明熒光材料，尤其是透明陶瓷熒光體、透明玻璃熒光體、和透明復合熒光體，以及應用這三種透明熒光體的白光LED。

背景技術

發光二極管（Light?Emitting?Diode-LED）可以直接把電能轉化為光能。LED芯片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，主要是電子。當這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。

LED作為一種新型光源，由于具有節能、環保、壽命長、啟動速度快、能控制發光光譜和禁止帶幅的大小使色彩度更高等傳統光源無可比擬的優勢而得到了空前的發展。

一般而言，LED通常有兩種產生白光的主要方法，一種是使用發射紅、綠、藍的三個單色二極管，混色形成白光。另一種是使用熒光材料將藍或紫外LED發出的單色光轉換成寬頻譜的白色光。其中前一種方法產生的白光主要應用于大屏幕顯示技術，而后一種方法產生的白光主要應用于照明與背光源。

對于后一種白光技術，日本日亞公司擁有該領域的開創性發明（US5998925A）：采用藍色GaN芯片激發YAG黃色熒光粉而獲得白光，該專利的發明點在于釔鋁石榴石熒光粉，該熒光粉吸收450nm至470nm波長藍光，激發產生550nm至560nm波長黃光，具有成本低、效率高的優點。但對于普通藍光或紫外LED芯片，其光電轉換效率一般低于30%，即使是目前最好的LED芯片，其光電轉換效率也不會高于50%。因此LED在發光時將伴隨產生大量的熱。一般在點亮的芯片周圍，溫度會到達150攝氏度至200攝氏度。這樣的溫度將造成熒光粉的效率下降20-30%，從而產生光源的色溫與色坐標的偏移。同時也影響了LED光源的光效與穩定性。而釔鋁石榴石（YAG）熒光粉在120攝氏度以上的溫度會發生退化，同時由于涂敷的熒光粉材料為非透明材料，在藍光或紫外芯片發出的光通過時會發生散射吸收等現象，使得出光效率不高；同時由于涂敷厚度的不均勻會嚴重影響其光斑和白光色溫。例如由于涂敷不均勻造成的黃色光圈、藍色光斑、白光色溫不一致等問題。

發明內容

本發明旨在解決現有技術的前述問題，提供一種結構簡單，光效高而且性能可靠的熒光陶瓷材料以及包含該陶瓷材料的LED芯片，以及利用LED芯片發光激發熒光陶瓷，產生白光的白光LED的制備方法，同時還提供一種白光LED芯片結構。

本發明通過如下技術方案實現：

一、透明熒光材料

本發明提供一種透明陶瓷熒光體，其中包括如下方面的技術方案：

（1）一種透明陶瓷熒光體，其特征在于，所述熒光體具有如下化學式：Re₃Al₅O₁₂，其中稀土元素Re選自Ce,Eu,Er,Nd,Tb,Sm,Tm,Dy,Y,Gd,Pr,Lu,Ho,Pm,La或Yb中的一種或任意幾種的混合物。

（2）根據（1）的透明陶瓷熒光體，其特征在于，所述透明熒光體在250nm-480nm范圍內的直線透過率大于5%，優選透過率為大于50%，在480nm-780nm范圍內的直線透過率大于5%，優選透過率為大于80%。

（3）根據（1）或（2）的透明陶瓷熒光體，其特征在于，所述透明陶瓷熒光體激發譜的峰值波長在250nm-480nm范圍內，發射譜的峰值波長在480-780nm范圍內。

（4）根據（1）-（3）任一項的透明陶瓷熒光體，其特征在于，所述透明陶瓷熒光體的厚度為0.5-2mm。

（5）根據（1）-（4）任一項的透明陶瓷熒光體，其特征在于，所述透明陶瓷熒光體可以根據需要制備為片狀、盒狀、半球狀等。

本發明還提供一種如上（1）-（5）任一項的透明陶瓷熒光體的制備方法，其包括如下技術方案：

（6）一種透明陶瓷熒光體的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:

a.粉體制備：按Re₃Al₅O₁₂的化學計量比稱量Al₂O₃與Re₂O₃粉末，并添加一定的燒結助劑、粘結劑、增塑劑、分散劑，

其中所述Re為稀土元素。